格构腹板增强泡沫夹芯复合材料准静态压缩吸能试验

复合材料夹层结构具有轻质高强、弯曲刚度大、耐腐蚀、可设计性强、抗冲击、吸能效果好等特点,用玻璃纤维增强复合材料制作面板和格构腹板,以聚氨酯泡沫作为芯材,采用真空导入成型工艺,制备格构腹板增强泡沫夹芯复合材料试件。保持试件的平面尺寸不变,改变腹板间距、腹板高度、腹板铺层数和泡沫密度等参数,对试件进行准静态轴向压缩试验,对比研究其吸能性能。得到以下结论:格构腹板间距和厚度对抗压承载力和吸能性能影响较大,而泡沫芯材的密度影响较小;该新型复合材料的抗压承载力以及吸能性能随着腹板所占的体积比增大而增大,格构腹板对芯材的承载及吸能增强效果显著。     

格构增强型复合材料夹层结构的制备与受力性能

真空导入成型工艺是一种新型的适合大型/异型复合材料结构件成型的技术.选用H-60 PVC泡沫、四轴向玻璃纤维布以及乙烯基酯树脂,通过在泡沫芯材上、下表面开槽,同时沿芯材厚度方向剖开,采用真空导入成型工艺制备出在结构上具有创新构型的格构增强型复合材料夹层结构.研究结果表明,真空导入成型工艺充模速度快、成型效益高;格构增强型复合材料夹层结构的剪切、平压与抗弯性能均较传统夹层结构得以提高;其格构腹板可有效抑制泡沫芯材剪切裂纹的扩展,避免面板与芯材的剥离破坏;阐明了格构增强型复合材料夹层结构的受弯极限承载能力.     

双向格构腹板增强泡沫夹层复合材料梁弯曲性能试验

复合材料夹层结构具有比强度高、比刚度高、可设计性强、耐腐蚀等特点,以聚氨酯泡沫为芯材,以玻璃纤维增强复合材料为面板和格构腹板,采用真空导入成型工艺,制备双向格构腹板增强泡沫夹层复合材料梁。对无格构泡沫夹芯复合材料梁,不同腹板高度、腹板间距双向格构增强泡沫夹层复合材料梁进行三点弯曲试验,研究其破坏模式和机理。基于泡沫填充矩形蜂窝芯材的等效十字模型,预估试件的抗弯刚度和挠度,计算值与试验值吻合较好。     

格构腹板增强木芯复合材料短柱轴压性能试验与理论分析

格构腹板增强木芯复合材料短柱以玻璃纤维增强复合材料作为面层与格构腹板,以泡桐木作为芯材,采用真空导入工艺制作而成,具有轻质高强、耐腐蚀、延性好等显著优点。对具有不同格构腹板布置形式、纤维增强复合材料壁厚等参数的复合短柱进行轴压试验,研究了其破坏模式和机理。基于弹性分析法计算了短柱试件的极限承载力,计算值与试验值吻合较好。     

格构腹板式界面增强泡桐木夹芯复合材料梁的弯曲性能试验

复合材料及其夹层结构具有轻质高强、耐腐蚀、节能保温等特点,以玻璃纤维增强复合材料作为面层和格构腹板,以泡桐木为芯材,采用真空导入成型工艺,制备出格构腹板式界面增加泡桐木夹芯复合材料梁。在保持试件总尺寸不变条件下,对木梁、无格构木芯梁、格构木芯梁进行了平面、侧面四点受弯性能试验研究对比。得出如下结论:同一种构造试件平面受压时所受的极限承载力和刚度比侧面受压时所受的极限承载力和刚度高;无格构木芯梁、格构木芯梁试件所受的极限承载力和刚度比木梁试件所受的极限承载力和刚度有明显的提高;格构木芯梁试件所受的极限承载力和刚度比无格构木芯梁试件所受的极限承载力和刚度有一定的提高。     

格构腹板增强泡沫夹芯复合材料梁准静态压陷试验

采用真空导入成型工艺,制备以聚氨酯泡沫为芯材,以玻璃纤维增强复合材料为面板和格构腹板的双向格构腹板增强泡沫夹芯复合材料梁。对普通泡沫夹芯梁和格构腹板增强泡沫夹芯梁进行准静态压陷性能测试并进行对比分析。结果表明:格构腹板增强泡沫夹芯梁相对于普通泡沫夹芯梁,其抗压陷能力得到了显著提升,通过理论推导得出格构腹板增强泡沫夹芯复合材料梁准静态压陷表达式,并且与试验进行对比,结果较吻合。     

新型FRP拉挤夹芯型材及其结构应用初探

FRP拉挤夹芯型材是指采用拉挤成型工艺制作的复合材料夹芯构件,其外侧为FRP面层,内部为泡沫、轻木等轻质芯材,具有轻质高强、局部承压能力强、FRP面板不易屈曲、生产效率高、质量稳定等优点。以泡桐木和杨木等轻木、无碱玻璃纤维以及不饱和聚酯树脂为原材料,对FRP夹芯型材的拉挤成型工艺进行了研究,成功制造了不同截面形式的FRP拉挤夹芯型材,并对其界面性能、弯曲性能、轴心受压性能进行了试验研究。对FRP拉挤夹芯型材的工程应用进行了探讨,并对实际工程——玉竹楼项目进行了介绍。     

泡桐木夹层结构材料的力学性能

选用泡桐木为原料,制备出夹层结构用泡桐木绿色夹芯材料,其木质纤维具有天然蜂窝形状,结构类似于目前航空航天领域常用的蜂窝芯材;泡桐木芯材除密度略高于Balsa轻木外,其他力学性能测试指标均优于轻木,同时在价格上占有绝对的优势。采用真空导入成型工艺,成功制备出轻质高强的泡桐木夹层复合材料,通过不同跨高比试件的三点与四点弯试验,研究其典型受力破坏形态与机制;利用经典夹层梁理论预估试件抗弯刚度和受弯极限承载力,理论值与实测值符合较好,并以此为基础,提出了基于强度的优化设计方法。     

拉挤成型复合材料夹芯桥面板弯曲性能试验研究

拉挤成型复合材料夹芯桥面板系采用拉挤成型工艺制作的轻木夹芯复合材料板材,具有质量轻、强度高、刚度大、耐久性好、生产效率高等优点。本文以杨木、无碱玻璃纤维以及不饱和聚酯树脂为原料,采用拉挤成型工艺制作了复合材料夹芯桥面板,对其进行了三点弯试验,得到了其破坏模式和弯曲力学行为。试验结果表明,与带肋腹板空心桥面板相比,拉挤成型复合材料桥面板弯曲承载力提高了87%,抗弯刚度提高了24%。     

风电叶片腹板芯材槽孔密度降低对于制造过程的影响

研究了芯材不同加工工艺对于叶片制造的影响。降低腹板芯材槽孔密度，从吸胶量、压缩、剪切力学性能、界面剥离强度多个方面对比分析其差异，并在风电叶片腹板实际生产过程中应用新的腹板芯材加工形式。结果表明，降低腹板芯材槽孔密度，在满足叶片设计要求的性能前提下，可实现降低树脂用量的目的，降低叶片制造成本。     

钢板-GFRP组合桥面板受弯性能试验与理论分析

基于玻璃纤维增强复合材料(Glass Fiber Reinforced Polymer,简称"GFRP")具有轻质高强、耐腐蚀等优点,提出一种新型组合桥面板,即在钢板表面粘贴GFRP板,作为正交异性钢桥面板的防水和防腐蚀层,兼有增强钢板刚度的作用。在对组成材料材性测试的基础上,对组合桥面板试件在正弯矩和负弯矩作用下进行四点弯曲试验,测出各试件的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线;通过换算截面理论推导出钢板-GFRP组合桥面板的刚度、跨中挠度和应力计算公式,并与试验值对比;在四种铺装模型下运用有限元软件分别对正交异性钢板进位移和应力分析。研究结果表明:钢板表面粘贴GFRP板可以有效提高钢板的屈服承载能力和刚度,降低钢板表面应力和开裂风险;钢板-GFRP组合桥面板弯曲性能的理论计算值与试验值吻合性较好。     

Fabrication process and mechanical properties of C/SiC corrugated core sandwich panel

Carbon fiber reinforced SiC composite is a kind of promising high-temperature thermal protection structural material owing to the excellent oxidative resistance and superior mechanical properties at high temperatures. In this work, a novel design and fabrication process of lightweight C/SiC corrugated core sandwich panel will be proposed. The compressive and three-point bending of the C/SiC corrugated sandwich panels are conducted by experiment and numerical simulation. The relative density of as-prepared C/SiC sandwich panel and the density composite material are 1.1 and 2.1 g/cm³, respectively. As the density of the C/SiC sandwich panel is only 52.3% of the bulk C/SiC, suggesting that lightweight characteristic is realized. Moreover, the C/SiC sandwich panel manifests itself as linear-elastic behavior before failure in compression and the strength is as high as 15.1 MPa. The failure mode is governed by the core shear failure and panel interlayer cracking. The load capacity under the three-point bending C/SiC composite sandwich panel is 1947.0 N. The main failure behavior is core shear failure. The stress distribution under the compression and three-point bend was simulated by FE analysis, and the results of numerical simulations are in accordance with the experimental results.     

三维中空复合材料天线罩的有限元结构分析

某类型天线罩外形尺寸较大,减重要求高,三维中空复合材料可满足该类型天线罩透波和结构高强的要求。针对上述使用要求和实际工况,选择三维中空织物复合材料为主体结构,玻璃纤维增强环氧树脂复合材料为补强面层,制备三维中空结构天线罩,采用有限元分析软件建立三维中空结构天线罩的有限元模型,对该类型天线罩在使用工况下的刚度、强度和稳定性进行分析,其计算结果满足刚度、强度和稳定性的要求,并通过压力试验验证中空夹层天线罩的变形量与有限元分析结果保持一致,从而指导该天线罩的铺层设计、优化及材料的选用。     

缝合增强泡沫夹芯结构复合材料力学性能研究

采用机械缝合设备连续制备了"X"型构型缝合增强泡沫夹芯结构预成型体,并采用真空导入模塑工艺(VIMP)整体成型了缝合增强泡沫夹芯结构复合材料。实验研究了面板纤维布层数、面板纤维布穿透缝合层数、缝合角度、缝合针距及纱线股数对缝合增强泡沫夹芯结构复合材料弯曲性能和平压性能的影响规律。实验结果表明:与未缝合结构相比,缝合结构在质量未明显增加的情况下,弯曲性能和压缩性能得到了显著提高,其弯曲刚度最大提高了4.66倍,破坏载荷最大提高了13.8倍;压缩强度和压缩模量最大分别提高了26.2倍和15.2倍。     

拉挤成型FRP桥面板的研究

纤维增强复合材料(FRP)是一种新型的结构材料。它具有比强度高、耐腐蚀等特点，将其应用于桥面板，具有传统材料难以比拟的一些优点。本文在分析国外研究成果的基础上，应用复合材料结构设计理论，提出了一种新型的FRP桥面板截面形式并进行数值分析。     

复合材料泡沫夹层结构力学性能与试验方法

本文讨论纤维增强复合材料与聚合物泡沫组成的夹层结构的刚度、强度及弯曲性能试验方法;分析了复合材料面层的弹性常数、泡沫芯层的模量和夹层结构的刚度;阐述了夹层结构的应力分布和常见的5种破坏模式;对夹层结构的疲劳强度和冲击时的力学行为进行了探讨.     

含渣土的EPS轻质混凝土用于复合夹芯墙板芯材的研究

为提高地铁渣土资源化利用率,将其掺入膨胀聚苯乙烯(EPS)轻质混凝土中,并用此混凝土为芯材制备复合夹芯墙板,研究了浆体的流变性,并探讨了硬化EPS混凝土的抗压强度、导热系数及EPS颗粒在浆体中的面分布。结果表明:随着渣土掺量增加,浆体屈服应力增加,流动度降低;浆体塑性黏度随渣土掺量增加大幅度增加,使得EPS颗粒分布更加均匀;EPS混凝土的干密度、抗压强度与导热系数随渣土掺量增加而逐渐降低。当干渣土与水泥质量比为0.8时,EPS混凝土的干密度为857 kg/m³,抗压强度为4.16 MPa,导热系数为0.231 W·m^-1·K^-1;采用干渣土与水泥质量比为0.8的EPS混凝土制备复合夹芯墙板(硅钙板作面板),墙板粘结性能良好,面密度为81 kg/m²,抗压强度为3.75 MPa,软化系数为0.83,耐火极限大于1 h,其性能满足轻质隔墙条板国家标准要求。     

熔融沉积成型木塑复合夹层板的弯曲性能

采用熔融沉积成型(FDM)制造方法,以木塑复合线材为原料,利用3D打印软件Ultimaker Cura的“填充结构”功能设计网格、直线、三角形等13种芯层结构(二维6种、立体7种),并将其与纸板粘接得到木塑复合夹层板。利用三点弯曲测试,研究不同夹层板的破坏失效形式与弯曲性能。结果表明:木塑夹层板的失效模式主要有弹性变形、面板起皱、芯子剪切和芯子压溃。在13种芯层结构中,立体的同心3D芯层结构夹层板弯曲性能最佳,弯曲模量和静曲强度分别为159.56 MPa和4.85 MPa,分别是网格芯层结构夹层板的5.4倍和2.3倍,具有较强的抗弯曲变形能力,适合于设计制造轻质高强度制品。     

高速列车复合材料司机室混杂结构有限元分析

本文以典型高速列车钢制司机室结构为设计原型,利用有限元分析软件-ANSYS对其刚度和强度进行分析。在满足司机室对刚度和强度要求的前提下,提出了一种新型列车司机室结构形式-钢骨架复合材料司机室混杂结构。对比分析该结构形式与钢制司机室作,结果表明,利用玻璃钢泡沫夹芯材料设计复合材料司机室混杂结构,一方面可以提高司机室整体承载能力,另一方面可以减轻司机室20%自重。